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PCB技術

PCB技術 - 高速PCB基板における自動走査技術の応用

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PCB技術 - 高速PCB基板における自動走査技術の応用

高速PCB基板における自動走査技術の応用

2021-10-24
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Author:Downs

電磁両立性試験は市場に参入しようとしている電子製品にとって非常に重要な試験である, しかし、前のテストは、彼らが通ることができるかどうかの結果を得ることができます, そして、より有用な情報を提供できません. 電磁波を測定し,PCB基板上の電磁界の変化を検出する高速自動走査技術の使用を紹介した, それで PCB工学そして、技術者は、関連する問題を見つけて、電磁両立性標準テストを行う前に、時間内にそれらを修正することができます.


現在、ほとんどのハードウェアエンジニアは、PCBを設計するために経験を使用するだけです。デバッグプロセスの間、観察される必要がある多くの信号線またはチップピンは、PCBの中間層に埋め込まれ、オシロスコープなどのツールで検出することができない。製品が機能テストに失敗するならば、彼らも問題の原因を見つける効果的な手段を持ちません。場合は、製品のEMC特性を確認する場合は、測定のための標準的な電磁両立性測定室に製品を取ることができます。この測定は製品の外部放射線だけを測定することができるので、それが通過しないとしても、問題を解決するための有用な情報を提供することはできません。したがって、エンジニアは経験に基づいてPCBを変更し、テストを繰り返すことができます。この試験方法は非常に高価であり、製品の市場への時間を遅らせる可能性がある。

PCBボード

もちろん, 沢山あり 高速PCB エンジニアがいくつかの問題を解決するのを助けることができる解析とシミュレーション設計ツール, しかし、デバイスモデルにはまだ多くの制限があります. 例えば, 信号完全性(SI)シミュレーションを解決できるIBISモデルモデルモデルモデルモデルモデルを持たないデバイスが多い. または、モデルは正確ではありません. EMC問題を正確にシミュレートする, あなたはスパイスモデルを使用する必要があります, しかし、現在ほとんどすべてのASICはSPICEモデルを提供できません, スパイスモデルなし, EMCシミュレーションでは、デバイスの放射線を考慮することはできません(デバイスの放射線は伝送路の放射線よりもはるかに高い)。


多層PCBにおける高周波信号の戻り経路は、信号線層に隣接する基準グランドプレーン(パワー層または接地層)上になければならず、リターンフローおよびインピーダンスは最小であるが、実際の接地層またはパワー層において分割され、それによってリターン経路が変化し、リターン領域が大きくなる原因となる。電磁放射と地面バウンス雑音を引き起こすこと。エンジニアが現在のパスを理解できるならば、彼らは大きなリターン経路を避けて、効果的に電磁波をコントロールすることができます。しかし、信号リターンパスは、信号線配線、PCB電源および接地分配構造、電源点、デカップリングコンデンサおよびデバイス配置および数量のような多くの係数により決定される。したがって、複雑系の戻り経路を理論的に決定することは非常に困難である。


電磁場の高速走査測定技術

種々の電磁放射測定方法の中で、この問題を解決できる近接場走査測定方法がある。この方法は、被測定デバイス(DUT)上に高周波電流ループによって電磁放射を形成する原理に基づいて設計されている。


電磁放射線走査方式emscanはこの原理に従って行われる。DUT上の電流を検出するためにHフィールドアレイプローブ(32×40=1280プローブ)を使用する。測定の間、DUTは直接スキャナに置かれます。これらのプローブは、高周波電流の変化に起因する電磁場の変化を検出することができ、このシステムは、PCB上のRF電流の空間分布の視覚的画像を提供することができる


emscan電磁両立性走査システムは,通信,自動車,事務機器,家電などの産業分野で広く使用されている。システムによって提供される電流密度マップを通して、技術者は電磁両立性基準試験を実施する前にEMI問題を有する領域を見つけることができる。対応策を講じる。


近接場走査の原理は主に近接場領域(r<<ξ/2)で行われる。DUTから放射される放射線信号の大部分は、磁場プローブに結合され、少量のエネルギーが自由空間に拡散される。磁場プローブは、近いHフィールドの磁束ラインとPCB上の電流とを結合し、また、それは、近接Eフィールドのいくつかのトレース成分を得る。


高電流低電圧電流源は主に磁場に関連し、高電圧低電流源は主に電界に関係する。pcb上では純粋な電場や純粋な磁場は稀である。RFおよびマイクロ波回路において、回路の入力インピーダンスおよび接続に使用されるマイクロストリップまたはマイクロストリップ線は、50オームのインピーダンスを有するように設計される。この低インピーダンス設計により、これらの構成要素は大きな電流及び低電圧変化を生じる。加えて、デジタル回路は、より低い電圧差を有する論理デバイスを使用する傾向であり、アクティブ近接場領域の磁界波インピーダンスは、電界波インピーダンスよりもはるかに小さい。これらの因子を組み合わせて、PCBのアクティブ近接場のエネルギーの大部分は近磁界に含まれているので、EMScan走査系で使用される磁場ループはこれらのPCBの近接場診断に適している。


すべてのループは同じであるが,フィードバックネットワークの位置は異なっているので,フィードバックネットワークは各ループの応答を感知でき,参照元への各ループの応答を測定し,フィルタ伝達関数として考慮する。測定の直線性を確保するため、emscanはこの伝達関数の逆数を測定する。


アレイアンテナと電子式自動切換アンテナ技術の使用により、測定速度は非常に加速され、手動の単一プローブ測定解よりも数倍速く、そして、自動単一プローブ測定ソリューションよりも何百倍も高速であり、それは、迅速かつ効果的に変更の前後の回路の効果を判断することができる。高速走査技術とその進歩した振幅維持走査技術と同期走査技術は,過渡的事象を効果的に捕捉するシステムを可能にする。同時に,スペクトルアナライザの測定精度を向上させる技術を採用し,測定精度と再現性を改善した。


PCB近接場放射妨害を評価するための測定法

pcb放射妨害の検査は,いくつかの段階で行うことができる。まず、走査すべき領域を決定し、スキャンエリアを十分にサンプリングするプローブ(グリッド7.5 mm)を選択し、周波数範囲1000 kHzの周波数範囲で1 kHzの1/2 GHzを3 GHzで測定し、各周波数点の最大レベルを記憶する。なお、比較的大きな周波数ポイントは、空間的走査を用いて走査領域においてさらに確認することができ、干渉源及び臨界回路経路を配置することができる。


テストボードは、スキャナボードに可能な限り近くなければならない。なぜなら、距離が増加するにつれて、受信された信号対雑音比が減少し、「分離」効果が生じるからである。実際の測定では,この距離は1.5 cm以下でなければならない。部品表面の測定によって、部品の高さによる測定問題が生じることがあり、部品の高さを測定して電圧レベルを補正する必要がある。基本検査では分離距離補正因子を考慮する必要がある。


測定結果を迅速に得ることができるが,これらの結果は測定値がpcb基板上の高周波電流によって発生する電磁場近傍であるため,emc特性を満たしているかどうか判断できない。標準的なEMC試験は、オープンフィールド(Oats)または暗い部屋で、3メートル(すなわち、遠いフィールド)の距離で実行されることを要求されます。


EMScanの測定は、標準的なEMCテストに置き換えることはできませんが、実践は、それが多くの用途を持っていることを証明しています。測定結果の解析を通じて,製品のその後の発展を容易にするために多くの結論を得ることができる。電圧レベルを得るのに加えて、干渉発生点、干渉分布、大きな領域を覆う干渉伝導経路、PCB上の狭い領域に制限された干渉、内部構造または隣接するI/Oモジュール間の結合なども重要である。また、アナログ回路からデジタル回路を分離する効果を見ることができます。


上記の測定を標準として使用することができます PCB基板設計 品質評価. さらに, 同様のPCBのEMC特性を既に知っているなら, 製品開発の初期段階におけるEMC特性の比較的信頼できる評価を行うことができる, シールドを使用するかどうか.